设定视图参数

渲染场景之前，首先必须设立摄像头（从哪个位置进行观察渲染）和输出窗口（把渲染结果送到哪里），其中指定输出窗口讨论起来较简单

输出窗口

窗口位置以左上角坐标指定(winPosx, winPosy)，整数winResx、winResy指定窗口的宽高，单位为px。这里需要注意窗口的实际物理大小和像素大小的区别

我们也不一定是要在屏幕上渲染，也许只是将渲染结果保存到一个TGA文件或者AVI文件的一帧中，而我们用来保存正在渲染图形的那块内存称为“帧缓存”，

像素横纵比

不管是渲染到屏幕还是缓存区，我们都必须知道像素横纵比。它的值一般为1，不过也有一些特殊比例值的屏幕，以下是计算公式

$$\frac{\mathrm{p}\mathrm{i}\mathrm{x}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{p}\mathrm{i}\mathrm{x}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}=\frac{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}·\frac{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}$$

其中

• pixPhys表示像素的物理尺寸，x方向比上y方向的值为即为像素横纵比。
• devPhys是显示设备的物理宽高，例如：4:3、16:9等不同比例的显示器
• devRes是显示设备的物理像素个数，例如1920 x 1080指的是devRes_x=1920、devRes_y=1080

视锥体

视锥体是摄像机可见的空间体积，它分为6个面，包括4个侧边和1个顶面、1个底面。侧面分别是上、下、左、右面，距离摄像机距离较远的面为远裁剪面、较近的称为近裁剪面

视场与缩放

摄像机和物体一样都有朝向和位置，同时它还有一个额外的属性--视场。视场是视锥体截取的角，包含两个角，分别是水平视场角、垂直视场角

缩放表示的是物体的实际大小与物体在视场角=90度的视场中的大小比值，例如：如果一个物体的缩放比例为2，那么表示在90度视角中的物体是实际物体大小的2倍

先考虑2D场景中，只需要一个水平视场角

根据图中可知，缩放与视场角之间的转换公式为

$$\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}\mathrm{m}=\frac{1}{\tan (\mathrm{f}\mathrm{o}\mathrm{v}/2)}$$$$\mathrm{f}\mathrm{o}\mathrm{v}=2\arctan (1/\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}\mathrm{m})$$

相应的在3D场景下，需要水平视场角、垂直视场角，两者可以虽然赋值，但是如果给值的比例不恰当会导致图像显示错误，最佳的缩放比例应与输出窗口的尺寸保持一致

$$\frac{\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}{\mathrm{m}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}{\mathrm{m}}_{\mathrm{y}}}=\frac{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}$$

假如不知道输出窗口的物理大小，但是知道像素的横纵比（这种情况很常见），我们可以根据像素的横纵比公式进行换算

$$\begin{array}{r}\\ & \frac{\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}{\mathrm{m}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{o}{\mathrm{m}}_{\mathrm{y}}}& \\ & =\frac{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}& \\ & =\frac{\mathrm{p}\mathrm{i}\mathrm{x}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{p}\mathrm{i}\mathrm{x}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}·\frac{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}\\ & =\frac{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{y}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}·\frac{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{v}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}·\frac{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{w}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{s}}_{\mathrm{y}}}\end{array}$$

• zoom表示放缩大小
• pixPhys表示像素的物理尺寸
• winPhys表示输出窗口的物理尺寸
• winRes表示输出窗口的分辨率
• devPhys表示输出设备的物理尺寸
• devRes表示输出设备的分辨率

INFO

注意区分窗口和输出设备